译者简介:姜馥荔,云南大学在读硕士研究生,主要研究喀斯特草地系统植物经济谱及其关键影响因子。 正如年年岁岁花相似,岁岁年年人不同。只道是不悔梦归处,只恨太匆匆。 细根是根系最远端的部分,负责植物吸收水分和养分,不仅是土壤有机质积累的主要植物来源,而且是矿物风化和土壤微生物动力学的关键驱动因素。尽管细根性状对植物个体、植物群落功能和生物地球化学循环具有极其重要的意义,但与叶和茎性状相比,关于根系生态学的基本信息仍然比较缺乏。由于缺乏系统收集的数据,并且根系性状与根系、植物和生态系统功能之间关系较为复杂,因此关于根系性状如何构成这些生态系统过程的试验假说尤其受到阻碍。 尽管如此,根系生态学领域在过去二十年中的发展一直是突飞猛进的,特别是在地下性状数据集、根系生态方法学手册、描述根系性状多样性的新概念框架、其与地下植物和群落功能的联系、物种分布等方面,并将性状从单个根系扩大到生态系统水平。本文阐释了从植物个体到生态系统层面的根系性状及其功能,涵盖了不同的气候区域、分类和空间尺度,以及多种根系性状,揭示了地下生态学研究的方向和理论框架。 图1 种内根系性状变异对种间根系经济空间(RES)的影响 编者推荐:由北京力科惠泽科技有限公司代理的一款LK-1600 原位根系培养与分析系统,其主要功能为微根系(细根和根毛)的表型的动态观测与分析。该装置成像部分倾斜,根系碰触该倾斜面时会沿该成像面生长,成像装置则沿该斜面获取根系动态发育图像。LK-1600可以获取1200dpi和4800dpi分辨率的根系图像,能够用于根系的长度、直径、面积等根系指标及其变化动态的分析,还能够用于细根和根毛寿命的分析。 1.扩展根系经济谱:描述群落中不同地下策略的新特征 (1)“协作轴”对于受高度风化和磷限制的热带地区的植物可能比受氮限制的温带地区的植物更重要。 (2)在RES框架下纳入涵盖所有地下性状类别的其他性状非常重要。例如就草本植物的根系力学性状来说,那些表现出“自力更生”策略的物种比那些更依赖菌根定殖的物种拥有更强大的机械结实的根系。 (3)菌根真菌性状服务于真菌,但不一定是为植物的适应性服务,不仅菌根,土传致病菌相互作用也会影响RES。 2.根系性状变异的种内模式:深入预测植物群落对环境变化的响应 (1)在种间植物资源经济学框架的基础上,在更不利的环境中,根系性状沿着资源保守轴方向转移,然而,越来越多的证据表明,这种预测在种内水平并不成立。 (2)根系性状不仅具有很强的可塑性,从而改变了物种在RES中的位置,而且物种变化的方向也取决于物种特性、环境约束和时间模式。 (3)地下资源吸收策略所涉及的各种性状与RES和物种对环境变化的反应有关。这些性状包括但不限于根系资源获取与吸收、生产力、机械性状、分泌物曲线和根际酶容量、根生物量和垂直分布、菌根真菌性状或与植物病原体的相互作用。 3.植物群落水平的根系性状变异:将地下性状多样性与植被动态和生态系统功能联系起来 (1)根系性状的种间和种内变异最终表征了群落水平的地下策略,植物可以表现出多种多样的根系特征策略来执行其地下功能。 (2)热带森林群落在每个海拔地区的根系性状都表现出高度的群落内差异,表明在热带森林中采取多种资源获取策略的重要性。 (3)植物地下性状多样性可以解释植被动态,例如根系的垂直分布取决于植物群落中哪个功能群首先到达特定区域。 4.将根相关的微生物群落纳入根系性状 鉴于根系相关微生物在根系和根际过程中发挥的重要功能作用,对生物多样性研究特别重要。 (1)根际效应(即根系活性介导的根系周围土壤中的微生物变化)表明根际和根际土壤微生物组之间在群落组成和功能方面存在显著差异,但也有研究发现仅有真菌群落在根际和土体间存在差异,而细菌群落无明显变化。 (2)这种根际效应有一部分与种间和种内的变异有关,这些根系形态性状可以预测根系相关微生物群落的组成。 (3)植物个体发育、研究植物-微生物相互作用的空间尺度、植物根系病原体防御投资的必要性的研究可能为阐明土壤特性、根系性状和微生物群落(和相关功能)间的直接相互作用改变植物群落多样性和生态系统功能提供有价值的见解。 文章题目: Root traits and functioning: from individual plants to ecosystems 文章链接: https:///10.22541/au.167051985.54936373/v1
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